Срок реализации программы 2 года

 

 

г. Псков

 2020 г.

Рабочая программа по биофизике для 10-11 классов

Элективный курс «Биофизика» предназначен для основного образования учащихся 10-11 классов, интересующихся современными проблемами науки и готовящихся к обучению в вузе на специальностях физического, биологического и химического профиля. Содержание курса выходит за рамки школьной программы и может быть использовано для проведения факультативных занятий для углубленной подготовки.

На изучение курса биофизики выделено 68 часов, в том числе в X классе – 34 часа (1 час в неделю), в XI классе – 34 часа (1 час в неделю).

 

1. ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «БИОФИЗИКА»

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать/понимать:

1. основные понятия, законы и модели, применяемые в биофизике, свойства биофизических систем;

2. физические принципы строения и биофизические основы функционирования клеточных структур;

3. молекулярные механизмы обмена веществ и энергии;

4. молекулярные механизмы транспорта веществ;

5. ионные механизмы генерации биопотенциалов;

6. механизмы рецепции в биологических системах;

Уметь:

1. применять законы механики, оптики, акустики, термодинамики, гидродинамики для описания происходящих в биологических системах процессов;

2. применять освоенные биофизические методы изучения живых систем на практике.

владеть:

1. биофизической терминологией;

2. приемами построения простых математических моделей биологических процессов;

3. навыками биофизических исследований и обработки полученных результатов;

4. навыками работы на современных приборах и оборудовании.

При составлении курса были использованы следующие научно- методические подходы: соответствие современным деятельностным формам и методам организации процесса обучения, ориентация на компетентностный подход и современные цели обучения, соответствие современным научным представлениям в области биофизики, соответствие возрастным и психологическим особенностям учащихся, обеспечение преемственности содержания образования, обеспечение межпредметных связей, обеспечение оптимизации учебного процесса, обеспечение возможностей использования разных форм обучения, включая очные, заочные, дистанционные, проведение консультаций, экскурсий, экспериментальной работы и т.п.

 

По содержанию программа курса «Биофизика» соответствует углубленным программам по общеобразовательным предметам, дополняющим традиционные учебные программы по физике, химии, биологии, математике и естествознанию.

 

Результаты обучения

Деятельность учителя в обучении биофизике в полной школе должна быть направлена на достижение обучающимися  следующих л ичностных результато в:

• в ценностно-ориентированной сфере – чувство гордости за российскую физическую науку, отношение к биофизике как элементу общечеловеческой культуры, гуманизм, положительное отношение к труду, целеустремленность;

• в трудовой сфере – готовность к осознанному выбору дальнейшей образовательной траектории в соответствии с собственными интересами, склонностями и возможностями;

• в познавательной сфере – мотивация образовательной деятельности, умение управлять своей познавательной деятельностью, самостоятельность в приобретении новых знаний и практических умений.

Метапредметными результатами освоения выпускниками полной школы программы по биофизике являются:

• использование умений и навыков различных видов познавательной деятельности, применение основных методов познания (системно- информационный анализ, моделирование и т.д.) для изучения различных сторон окружающей действительности;

• использование основных интеллектуальных операций: формулирование гипотез, анализ и синтез, сравнение, обобщение, систематизация, выявление причинно-следственных связей, поиск аналогов;

• умение генерировать идеи и определять средства, необходимые для их реализации;

• умение определять цели и задачи деятельности, выбирать средства реализации целей и применять их на практике;

• использование различных источников для получения физической информации, понимание зависимости содержания и формы представления информации от целей коммуникации и адресата.

• овладение навыками самостоятельного приобретения новых знаний, организации учебной деятельности, постановки целей, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности, умения предвидеть возможные результаты своих действий;

• развитие монологической и диалогической речи, умение выражать свои мысли и выслушивать собеседника, понимать его точку зрения;

• умение работать в группе с выполнением различных социальных ролей, отстаивать свои взгляды, вести дискуссию.

В области предметных результатов:

1. Формирование у лицеистов знаний о закономерностях протекания в живых организмах физических и физико-химических процессов на разных уровнях организации – от субмолекулярного и молекулярного до клетки и целого организма.

2. Формирование понимания взаимосвязи физических и биологических процессов в живых системах

3. Ознакомление с основными физическими методами исследования биологических объектов.

4. Развитие профильной подготовки лицеистов для поступления на естественно-научные факультеты университетов.

5. Создание потенциала содержания дистанционной образовательной среды в области биофизики, биотехнологии и других современных научных направлений.

 

2. СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «БИОФИЗИКА»

Учебный курс «Биофизика» состоит из 5 модулей:

• Проблемы динамики устойчивого развития биосферы.

• Биофизика фотобиологических процессов.

• Биофизика белка и биокинетика.

• Радиационная биофизика.

• Биофизика наземных и водных экосистем.

     Каждый модуль состоит из развернутой программы модуля, учебно- методической (теоретической) части, материалов для семинарских занятий, контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы, эталонных ответов и решений для самоконтроля, списка литературы.

Объем учебного курса – 68 часов, 1 час в неделю.

 

Модуль 1. ДИНАМИКА БИОСФЕРЫ И КОНЦЕПЦИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

1.1. Введение. Устойчивое развитие и биосфера.

1.2. Биосфера и ее экспериментальные модели.

1.3. Свойства компонентов биосферы - экосистем.

1.4. Сила и знание в управлении экосистемами.

1.5. Экосистемы и антропогенное воздействие.

1.6. Оптимальное природопользование как необходимый компонент устойчивого развития.

1.7. Долгосрочные прогнозы динамики биосферы.

1.8. Стратегическая игра человечества и ее возможные исходы.

1.9. Контрольные вопросы и задания для самостоятельного решения

 

Модуль 2. БИОФИЗИКА ФОТОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

2.1. Введение.

2.2. Фотосинтез как основной фотоэнергетический процесс на Земле.

2.3. Фоторегуляторные системы.

2.4. Биолюминесценция.

2.5. Фотодинамическое действие света.

2.6. Контрольные вопросы и задания для самостоятельного решения

 

Модуль 3. БИОФИЗИКА БЕЛКА И БИОКИНЕТИКА

3.1. Введение. Белки как составная часть клеточной автокаталитической системы воспроизводства клеточного материала и самой клетки.

3.2. Химическая природа и структурная организация белков.

3.3. Химическая природа нуклеиновых кислот и генетическая информация.

3.4. Биосинтез ДНК как информационного компонента внутриклеточной автокаталитической системы.

3.5. Биосинтез белка как реализация генетической информации.

3.6. Формирование пространственной структуры белков.

3.7. Физические основы функционирования белков.

3.8. Ферментативная кинетика.

3.9. Антитела как уникальный специфический класс белков.

3.10. Заключение. Возникновение живых клеток как результат химической эволюции.

3.11. Контрольные вопросы и задания для самостоятельного решения

 

Модуль 4. РАДИАЦИОННАЯ БИОФИЗИКА

4.1. Предмет радиационной биофизики.

4.2. Первичные процессы поглощения энергии ионизирующих излучений.

4.3. Косвенное действие ионизирующих излучений.

4.4. Радиочувствительность (радиоустойчивость) биологических объектов и ее модификация.

4.5. Радиационная инактивация макромолекул и ее последствия.

4.6. Лучевые поражения клеток.

4.7. Радиационные эффекты в области малых доз.

4.8. Дозиметрия.

4.9. Действие излучения на ткани и органы организма.

4.10. Источники радиационных воздействий на человека.

4.11. Контрольные вопросы и задания для самостоятельного решения

 

Модуль 5. БИОФИЗИКА НАЗЕМНЫХ И ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ

5.1. Биофизика наземных экосистем.

5.1.1. Общая характеристика наземных экосистем.

5.1.2. Основные типы растительных формаций земного шара.

5.1.3. Рост, популяционная динамика компонентов наземных экосистем.

5.1.4. Бореальные леса как пример наземных экосистем.

5.1.5. Контрольные вопросы и задания для самостоятельного решения

5.2. Биофизика водных экосистем.

5.2.1. Введение в биофизику водных экосистем.

5.2.2. Основы водной экологии.

5.2.3. Проникновение света сквозь водную толщу.

5.2.4. Стратификация водных экосистем (температура и соленость).

5.2.5. Растворенные газы (кислород и углекислый газ) и рН воды.

5.2.6. Биогенные элементы (фосфор и азот).

5.2.7. Биологические звенья и основы функционирования водных экосистем.

5.2.8. Математическое моделирование и управление состоянием водных экосистем.

5.2.9. Моделирование популяционной динамики гидробионтов.

5.2.10.Динамические модели водных экосистем.

5.2.11.Контрольные вопросы и задания для самостоятельного решения

 

 

3. ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ